ピレスロイド

ピレスロイドは、除虫菊（Chrysanthemum cinerariaefoliumおよびC.coccineum）の花から生成される天然ピレトリンに似た有機化合物です。ピレスロイドは商業用および家庭用の殺虫剤として使用されています。^[1]

家庭内の濃度では、ピレスロイドは一般に人体に無害です。^[1]しかし、ピレスロイドは、ハチ、トンボ、カゲロウ、アブなど の昆虫や、水生および陸生食物連鎖の基盤を構成する無脊椎動物など、他の無脊椎動物に対して有毒です。^{[2]ピレスロイドは}水生生物、特に魚に対して有毒です。^[3]屋内での使用により、マラリア流行の効果的な制御手段であることが示されています。^[4]

ピレスロイドは軸索に対して興奮毒性がある。軸索膜の電位依存性ナトリウムチャネルの閉鎖を妨げることによって作用する。ナトリウムチャネルは親水性の内部を持つ膜タンパク質である。この内部は、ナトリウムイオンが膜を通過して軸索に入り、活動電位を伝播できるように正確に形作られている。毒素がチャネルを開いた状態に保つと、神経は再分極できず、軸索膜は永久に脱分極したままになり、その結果、生物は麻痺する。^{[5]ピレスロイドは、ピレスロイドの代謝に重要な}ミクロソームP450酵素の既知の阻害剤である相乗剤ピペロニルブトキシドと併用することができる。そのようにして、ピレスロイドの効力（致死性）が増加する。^[6]中毒のメカニズムは他にもある可能性がある。^[7]神経内分泌活動の阻害が昆虫に対する不可逆的な影響に寄与していると考えられており、これはピレスロイドが電位依存性カルシウムチャネル（そしておそらく他の電位依存性チャネルも）に作用することを示している。^[7]

ピレスロイドは共通の化学構造を持たないため、生物学的作用のメカニズムに基づいて分類されます。多くは、アルコールでエステル化された菊酸などの 2,2-ジメチルシクロプロパンカルボン酸誘導体です。ただし、シクロプロピル環はすべてのピレスロイドに存在するわけではありません。1972年に開発されたフェンバレレートはその一例であり、この基を持たない最初の市販ピレスロイドでした。

α-シアノ基を持たないピレスロイドは、多くの場合、タイプ I ピレスロイドに分類され、α-シアノ基を持つものはタイプ II ピレスロイドと呼ばれます。一般名が「cy」で始まるピレスロイドはシアノ基を持ち、タイプ II です。フェンバレレートにも α-シアノ基が含まれています。

エトフェンプロックスなどの一部のピレスロイドも、他のほとんどのピレスロイドに見られるエステル結合を欠き、代わりにエーテル結合を持っています。シラフルオフェンもピレスロイドに分類され、エステルの代わりにケイ素原子を持っています。ピレスロイドは多くの場合キラル中心を持ち、特定の立体異性体だけが殺虫剤として効率的に機能します。^[8]

ピレスロイドは、ミツバチ、トンボ、カゲロウ、アブなどの昆虫や、水生および陸生食物連鎖の基盤を構成する無脊椎動物などに対して有毒です。^[2]魚類を含む水生生物に対しても有毒です。^[3]

ピレスロイドは、通常、太陽光と大気によって1～2日で分解されますが、堆積物に付着した場合はしばらく残留することがあります。^{[より良い情報源が必要] [9]}

ピレスロイドは、市営下水処理施設の従来の二次処理システムでは影響を受けません。通常、無脊椎動物に致死的なレベルで排水中に存在します。^{[より良い情報源が必要] [10]}

ピレスロイドの吸収は、皮膚、吸入、または経口摂取によって起こります。^[11]ピレスロイドは、哺乳類のナトリウムチャネルに効率的に結合しないことがよくあります。^[12]また、皮膚からの吸収も悪く、人間の肝臓は比較的効率的に代謝することができます。したがって、ピレスロイドは昆虫よりも人間に対して毒性がはるかに低いです。^[13]

少量のピレスロイドへの慢性的な暴露が危険かどうかは十分に立証されていません。^[14]しかし、大量に摂取すると急性中毒を引き起こす可能性がありますが、これが命を脅かすことはめったにありません。典型的な症状には、顔面知覚異常、痒み、灼熱感、めまい、吐き気、嘔吐、さらに重篤な場合には筋肉のけいれんなどがあります。重篤な中毒はピレスロイドの摂取によって引き起こされることが多く、発作、昏睡、出血、肺水腫などさまざまな症状を引き起こす可能性があります。^[11]ピレスロイドは、幼児期の社会情緒的発達や言語発達の遅れと関連があります。^[4]

ピレスロイドは猫には非常に有毒ですが、犬には有毒ではありません。猫が中毒になると、発作、発熱、運動失調、さらには死に至ることもあります。犬用のノミ駆除剤を含むピレスロイドを猫に使用すると中毒を起こすことがあります。猫の肝臓は、犬よりもグルクロン酸抱合によるピレスロイドの解毒が悪く、これがこの違いの原因です。^[15]猫を除いて、ピレスロイドは一般的に哺乳類や鳥類には無毒です。^[16]魚類、爬虫類、両生類には有毒であることが多いです。^[17]

ピレスロイドを殺虫剤として使用すると、一部の昆虫、特に蚊の間でピレスロイドに対する耐性が広まりました。^[18]

ピレスロイドはトコジラミ駆除に使われてきましたが、ピレスロイドに耐性を持つ個体群が形成されてきました。^{[19] [20] [21] [22]}コナガの個体群もピレスロイドに耐性を持つことが多くなっています^{[23] [より詳しい情報源が必要] – 米国の}ノースダコタ州^[24]やウィスコンシン州^[25]などでは耐性が見られますが、カリフォルニア州では依然としてピレスロイドの使用が推奨されています。^[26]様々な蚊の個体群が、高いレベルの耐性を持つことが発見されており、その中には、Chandre et al 1999からPwalia et al 2019による西アフリカのAnopheles gambiae sl 、 Ismail et al 2018によるスーダンのA. arabiensis 、Opondo et al 2019によるガンビアのAedes aegypti、 Amelia-Yap et al 2018による東南アジアのAedes aegypti、 Demok et al 2019によるパプアニューギニアのAedes aegypti 、およびSmith et al 2016によるその他の様々な場所のAedes aegyptiなどがある。^[18]

ノックダウン耐性（kdr）は、より強い耐性の1つです。^[27] kdr 変異は、DDTとピレスロイドに対する標的部位耐性交差耐性。^[27]ほとんどのkdrナトリウムチャネル内またはその近傍にあります。^[27]

ピレスロイドは、 1920年代にヘルマン・シュタウディンガーとレオポルド・ルジチカがピレトリンIとIIの構造を解明した後、1960年代と1970年代にロザムステッド研究所の科学者チームによって導入されました。 ^{[28]ピレスロイドは、}除虫菊に含まれる天然バージョンの類似体を合成するという化学における大きな進歩でした。その殺虫活性は、哺乳類に対する毒性が比較的低く、生分解が異常に速いです。その開発は、DDT使用の問題の特定と一致していました。彼らの仕事は、まず、東アフリカの菊の花から抽出され、殺虫特性を持つことが長い間知られている除虫菊の最も活性な成分を特定することでした。除虫菊は飛翔昆虫を急速に倒しますが、残留性が無視できるほど小さいため、環境には良いのですが、野外で使用した場合の有効性は低いです。ピレスロイドは本質的に化学的に安定化された天然ピレスリンであり、IRAC MoAグループ3に属します（昆虫の神経細胞におけるナトリウム輸送を阻害します）。^[29]

1960年代に開発された第一世代ピレスロイドには、ビオアレトリン、テトラメトリン、レスメトリン、ビオレスメトリンが含まれる。これらは天然の除虫菊よりも活性が高いが、日光に対して不安定である。91/414/EECの見直しにより、^[30]多くの第一世代化合物は付属書1に含まれていないが、これはおそらく市場規模が再登録の費用を正当化するほど大きくないためである（安全性に関する特別な懸念のためではない）。

1974年までに、ロスアムステッドチームは、ペルメトリン、シペルメトリン、デルタメトリンなど、より残留性の高い第二世代の化合物を発見しました。これらは光や空気による分解に対して大幅に耐性があるため、農業での使用に適していますが、哺乳類に対する毒性が著しく高くなっています。その後の数十年間で、これらの誘導体に続いて、フェンバレレート、ラムダ-シハロトリン、ベータ-シフルトリンなどの他の特許化合物が開発されました。現在ではほとんどの特許が失効しており、これらの化合物は安価で人気があります（ただし、ペルメトリンとフェンバレレートは91/414/EECプロセスで再登録されていません）。